離子液體吸收去除揮發(fā)性有機(jī)污染物特性的試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，工業(yè)排放的揮發(fā)性有機(jī)污染物(volatile organic pollutants，VOCs)逐年增加，對(duì)大氣環(huán)境和人類健康造成了極大的危害。因此，發(fā)展實(shí)用高效的VOCs控制方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。吸收法處理VOCs發(fā)展較早、應(yīng)用較為廣泛，其關(guān)鍵技術(shù)在于高效無二次污染吸收劑的選擇，離子液體作為一種新型的綠色溶劑，具有溶解性高、蒸汽壓低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可以避免因溶劑揮發(fā)造成的溶劑損耗和環(huán)境污染問題。為此，本

2、文提出以咪唑類離子液體吸收去除VOCs的研究思路。首先研究了[Bmim][NTf2]和[Bmim][PF6]與甲苯、丙酮組成的二元體系的溶解平衡，并考察了進(jìn)氣濃度、吸收溫度、進(jìn)氣流量等因素對(duì)離子液體吸收VOCs的影響規(guī)律與機(jī)理，同時(shí)結(jié)合正交試驗(yàn)探討了影響吸收性能的主要因素，獲得離子液體吸收VOCs的最佳吸收工況。最后研究了離子液體的再生途徑與性能，并通過熱重分析平臺(tái)，探究了離子液體吸收劑的熱穩(wěn)定性。
　　結(jié)果表明:在常溫常壓條件下

3、，甲苯在[Bmim][NTf2]和[Bmim][PF6]中的溶解度分別為61.38％和31.01％，丙酮在兩種離子液體中的溶解度分別為68.96％和63.19％，說明咪唑類離子液體對(duì)甲苯、丙酮等VOCs具有非常強(qiáng)的親和力。通過單因素實(shí)驗(yàn)法得到離子液體吸收甲苯和丙酮的較優(yōu)反應(yīng)工況為進(jìn)氣濃度300ppm，吸收溫度20℃，進(jìn)氣流量50mL/min，在該工況下[Bmim][NTf2]對(duì)甲苯和丙酮的吸收率分別為98.3％和95.6％，[Bmim]

4、[PF6]對(duì)甲苯和丙酮的吸收率分別為99.3％和92.9％。結(jié)合正交試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)氣濃度對(duì)離子液體吸收VOCs性能的影響最為顯著。利用共沸蒸餾法對(duì)[Bmim][PF6]進(jìn)行再生實(shí)驗(yàn)，在循環(huán)使用5次后，[Bmim][PF6]對(duì)甲苯的吸收率仍保持在92％以上，同時(shí)借助紅外光譜對(duì)再生前后的離子液體表征發(fā)現(xiàn)[Bmim][NTf2]和[Bmim][PF6]再生前后紅外光譜吸收峰的強(qiáng)度、位置和形狀無明顯變化，回收后的甲苯、丙酮也與原始紅外譜圖基本保持

5、一致，表明離子液體與VOCs的相互作用是可逆的。對(duì)兩種離子液體進(jìn)行熱穩(wěn)定性分析發(fā)現(xiàn)，[Bmim][NTf2]和[Bmim][PF6]的TG曲線均呈現(xiàn)明顯的單一失重階段，兩者的主要失重溫度區(qū)間分別為613.5-759.67K617.5-770.67K，采用FWO、KAS、Starink三種非預(yù)置積分模型計(jì)算[Bmim][NTf2]和[Bmim][PF6]的熱解反應(yīng)活化能分別為115.9-121.3k J/mol和93.4-99.9kJ/m